DE19952233B4 - Vorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten im Antriebsstrang von Wasserfahrzeugen, vorzugsweise mit Verbrennungsmotor - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zum Übertragen
von Drehmomenten im Antriebsstrang von Wasserfahrzeugen, vorzugsweise
mit Verbrennungsmotoren, wobei zwischen der motorseitigen Primärschwungmasse
und einem angekoppelten Abtrieb zu einem Getriebe, zum Antreiben
eines Schiffspropellers, eine drehelastische Verbindung zwischengeschaltet
ist dadurch gekennzeichnet, daß die
drehelastische Verbindung auf der Seite ihres Abtriebes eine Sekundärschwungmasse
(9) aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten im Antriebsstrang von Wasserfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Vorbekannt ist aus der Schrift
DE 39 15 527 A1 ein Torsionsdämpfer für ein Bootsgetriebe, der ein primäres, motorseitiges Schwungrad und ein elastisch angekoppeltes, als Nabe ausgebildetes Sekundärteil umfaßt, das starr mit dem Schiffsgetriebe verbunden ist. Die Ankopplung gestattet ein relatives Verdrehen des Schwungrades gegenüber dem, mit dem Schiffsgetriebe gekoppelten Sekundärteil. Im Schwungrad angeordnete und zum Außendurchmesser hin axial gegen dieses abgestützte Federn wirken auf Gleitelemente, die sich an auf der äußeren Nabenkontur ausgebildeten, geneigten Ebenen abstützen. Zum Dämpfen der Schwingungen ist eine zwischen Schwungrad und Sekundärteil wirkende Reibscheibe vorhanden. Der Torsionsschwingungsdämpfer weist konstruktionsbedingt einen Verdrehwinkel kleiner 45° zwischen Schwungrad und Sekundärteil auf. Bis zum Anlegen an Endlagendämpfer wird der Relativverdrehung zwischen Schwungrad und Sekundärteil nur ein geringer Widerstand entgegengesetzt. - Weiterhin ist aus der Schrift
DE 43 09 745 A1 eine elastische Wellenkupplung für Bootsmotoren bekannt, die im wesentlichen der bekannten Gummirollenkupplung gleicht. In Zwischenräumen zwischen Kupplungsflansch und einer Nabe sind zum Übertragen von Drehmomenten elastisch verformbare Formkörper angeordnet. Abtriebsseitig ist auf dem Kupplungsflansch ein fest mit der Nabe gekoppeltes Kraftübertragungsglied angeordnet, dessen umfangsverteilte Klauen in Ausnehmungen des Kupplungsflansches eingreifen. Für diese Kupplung wird in der Schrift empfohlen, das abtriebsseitige Kraftübertragungsglied über seine notwendige Festigkeit hinaus zum Bilden einer Schwungmasse zu dimensionieren. - Die für Schiffsantriebe vorbekannten gattungsgemäßen drehelastischen Kupplungen zum Dämpfen der Drehschwingungen gestatten nur geringe Verdrehwinkel zwischen dem Motor und dem nachgeschalteten Getriebe. Die Dämpfung der Drehschwingungen ist für diese vorbekannten Lösungen nicht zufriedenstellend. Dies zeigt sich besonders bei den schiffstypischen niedrigen Drehzahlen der Motoren, z. B. bei Hafenmanövern oder Schleusungen. Es treten deutlich spürbare Vibrationen im Schiffskörper und hohe Fahrgeräusche auf. Bei Propellerantrieben für Wasserfahrzeuge treten, zusätzlich zu den vom Antrieb verursachten, vom Schiffspropeller herrrührende Torsionsschwingungen auf. Sie entstehen durch hydrodynamische Veränderungen beim Durchgang eines Schiffspropellerblattes im Bereich des angrenzenden Schiffsrumpfes. Das dabei auftretende geringere Drehmoment am Schiffspropeller erzeugt drehzahlabhängige Torsionsschwingungen, die als „Blattschlagen„ bekannt sind. Desweiteren tragen auch Einwirkungen aus der Ruderstellung zum Schwanken des Drehmomentes am Abtrieb bei.
- Die im Stand der Technik gewürdigte Schrift
DE 39 15 527 A1 erwähnt die Möglichkeit, hydraulisch gedämpfte Zweimassenschwungräder als Schwingungstilger einzusetzen. Ihr Einsatz wird jedoch als zu kostspielig und aufwendig erachtet. - Weiterhin ist es bereits vorbekannt, für die Wellenkupplung nach
DE 43 09 745 A1 ein abtriebsseitig angeordnetes Kraftübertragungsglied mit erhöhtem Massenträgheitsmoment zu dimensionieren. - Aus der
US 4 938 723 A ist eine Vorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten im Antriebsstrang von Wasserfahrzeugen bekannt, bei der eine Abtriebswelle über einen Wellenadapter an einer Kupplung angekoppelt ist. Aus derDE 1 096 792 A ist eine Körperschalldämpfung bei Schiffsantrieben, insbesondere bei Unterwasserfahrzeugen bekannt. Die im Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und der Schiffsschraube zwischengeschaltete Kupplung weist ein Primär- und ein Sekundärteil auf, die über größere Verdrehwinkel zueinander verdrehbar sind. - Aus der DE-Z: Antriebstechnik 28 (1989) Nr. 10, Seiten 38 bis 43, ist in allgemeiner Weise der Aufbau und die Funktion einer ölgefüllten Federkupplung sowie ein mathematisches Modell bekannt, mit dem das dynamische Verhalten dieser Kupplung simuliert werden kann.
- Eine speziell auf die Verhältnisse im Antriebsstrang von Wasserfahrzeugen abgestimmte, zwischen Motor und Getriebe angeordnete, baulich von der Kupplung getrennte Vorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten, die eine abtriebsseitig elastisch angekoppelte Schwungmasse hoher Massenträgheit aufweist, welche einen hohen Verdrehwinkel zwischen der antriebs- und abtriebsseitigen Schwungmasse bei gleichzeitig hoher Dämpfung zuläßt, ist im Stand der Technik nicht beschrieben.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten für Antriebe von Wasserfahrzeugen zu schaffen, die – bei diesen typische – Drehschwingungen im Antriebsstrang dämpft und den Einsatz von im Automobilbau in der Serienfertigung verwandten und für diesen Einsatz angepaßten Bauteilen ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Vorrichtungen erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten im Antriebsstrang von Wasserfahrzeugen, die vorzugsweise von Verbrennungsmotoren angetrieben werden, weist eine auf der Kurbelwelle angeordnete erste Schwungmasse und eine fest an den Wellenstrang des Schiffsantriebs gekoppelte zweite Schwungmasse auf. Die erste und zweite Schwungmasse sind drehelastisch miteinander verbunden. Über die Parameter der Steifigkeit der elastischen Verbindung, deren Dämpfung und die angekoppelten Schwungmassen ist das Übertragungsverhalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung optimal zur Dämpfung von Torsionsschwingungen einstellbar. Der erfindungsgemäß entscheidende Schritt, ist eine zweite Schwungmasse hoher Massenträgheit auf der Abtriebsseite der Vorrichtung anzuordnen und einen hohen Verdrehwinkel zwischen erster und zweiter Schwungmasse zuzulassen. Die zweite Schwungmasse ist gegenüber den im Automobilbereichen verwandten Schwungmassen, minimal um den Faktor 2, größer dimensioniert. Drehschwingungen, die aus Drehmomentschwankungen des Motors sowie aus Rückwirkungen vom Abtrieb herrühren, werden wirkungsvoll gedämpft. Vibrationen und Geräusche werden bereits ab Startdrehzahl gedämpft. Getrieberasseln tritt in nahezu allen Drehzahlbereichen nicht mehr auf. Durch Vermindern der Drehungleichförmigkeiten wird der gesamte Antriebsstrang mechanisch geringer belastet, was zu einer erhöhten Lebensdauer führt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß durch Entfallen des Torsionsschwingungsdämpfers an der Kupplungsscheibe sich das Getriebe aufgrund geringerer zu synchronisierender Massen leichter schalten läßt. Neben einem hohen Antriebs- und Schaltkomfort kann durch niedrigeren Verschleiß und Verwenden von in der Automobilindustrie in Großserie eingeführten Bauteilen eine Kosteneinsparung erreicht werden.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
- Hierbei zeigt:
-
1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, -
2 eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Teilschnitt. - In
1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Prinzipdarstellung gezeigt. Zwischen der Kurbelwelle2 eines Schiffsmotors1 und einer zu dessen Getriebe5 führenden Abtriebswelle4 ist eine Vorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten zwischengeschalten. Diese ist als ein an sich aus dem Automobilbau bekanntes Zweimassenschwungrad3 ausgebildet. Abtriebsseitig weist das Getriebe5 eine Antriebswelle6 mit einem Schiffspropellerantrieb – nicht dargestellt – auf. - Das Zweimassenschwungrad
3 besteht aus einer fest mit der Kurbelwelle2 des Motors1 gekoppelten Primärschwungmasse7 und einer mittels eines Kugellagers12 drehbar auf deren Nabe7 gelagerten Sekundärschwungmasse9 . Die Primärschwungmasse7 trägt umfangsverteilt Federn10 , welche vorzugsweise als Druckfedern ausgebildet sind. In diese greifen, starr mit der Sekundärschwungmasse9 verbundene, Koppelelemente13 ein, welche damit unter Zwischenschalten der Federn10 gegen die Primärschwungmasse7 abgestützt sind. - Es erfolgt eine Kraftübertragung von der Kurbelwelle
2 zur Primärschwungmasse7 und über die darin gehaltenen Federn10 weiter zu den an der Sekundärschwungmasse9 fest angeordneten Koppelelementen13 und damit zur Sekundärschwungmasse9 . An dieser befindet sich ein auswechselbar angekoppelter Wellenadapter11 , über den die Kräfte weiter, auf die das Getriebe treibende Welle4 übertragen werden. Über den Wellenadapter11 ist die Anpassung der Verbindung zwischen Sekundärschwungmasse9 und der Welle4 des Getriebes5 einfach gelöst. - In
2 ist eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Teilschnitt dargestellt. Die Darstellung zeigt ein, an sich aus dem Automobilbau bekanntes, Zweimassenschwungrad3 mit einer, speziell für den Einsatz im Antriebsstrang von Wasserfahrzeugen gestalteten Sekundärschwungmasse9 und einen hohen Verdrehwinkel zwischen den Schwungmassen. - Auf der Nabe
8 der Primärschwungmasse7 ist mittels eines Kugellagers12 die Sekundärschwungmasse8 drehbar gelagert. Über Verbindungselemente16 ist ein Koppelelement13 fest mit der Sekundärschwungmasse9 verbunden. Die Koppelelemente13 greifen in die umfangsverteilten Federelemente14 und15 , welche in der Primärschwungmasse7 gehalten und radial gegen diese abgestützt sind. Ein Wellenadapter11 ist zentrisch über Verbindungsemente17 an der Sekundärschwungmasse9 auswechselbar angeordnet. Er dient zum Ankoppeln der zum Getriebe5 führenden Welle4 – siehe1 –. -
- 1
- Schiffsmotor
- 2
- Kurbelwelle
- 3
- Zweimassenschwungrad
- 4
- Welle
- 5
- Getriebe
- 6
- Abtriebswelle
- 7
- Primärschwungmasse
- 8
- Nabe
- 9
- Sekundärschwungmasse
- 10
- Feder
- 11
- Wellenadapter
- 12
- Kugellager
- 13
- Koppelelement
- 14
- Federpackung
- 15
- Federpackung
- 16
- Verbindungselement
- 17
- Verbindungselement
- 18
- Fettpackung
Claims (5)
- Vorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten im Antriebsstrang von Wasserfahrzeugen, vorzugsweise mit Verbrennungsmotoren, wobei zwischen der motorseitigen Primärschwungmasse und einem angekoppelten Abtrieb zu einem Getriebe, zum Antreiben eines Schiffspropellers, eine drehelastische Verbindung zwischengeschaltet ist dadurch gekennzeichnet, daß die drehelastische Verbindung auf der Seite ihres Abtriebes eine Sekundärschwungmasse (
9 ) aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die drehelastische Verbindung eine speziell für den Einsatz am Schiffsantrieb dimensionierte Sekundärschwungmasse eine, gegenüber den Antriebssträngen im Automobil, minimal um den Faktor 2 höhere Masse aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Primärschwungmasse (
7 ) des Motors (1 ), die drehelastische Verbindung und die Sekundärschwungmasse (9 ) durch ein an sich bekanntes Zweimassenschwungrad (3 ) gebildet wird. - Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die drehelastische Verbindung zwischen der Primärschwungmasse (
7 ) und der Sekundärschwungmasse (9 ) hohe Verdrehwinkel > 30° zuläßt. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß an der Sekundärschwungmasse (
9 ) zentrisch ein auswechselbarer Wellenadapter (11 ) zum Ankoppeln einer Abtriebswelle (6 ) des Schiffsantriebs angeordnet ist.
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